STEM 教育视域下小学科学教学实践研究

冉春燕 孙元利

摘要：在课堂整合的时代背景下，STEM教育在国内外科学教育界掀起了热潮。本文旨在探索stem教育理念下的小学科学教学实践探寻，形成STEM科学课堂模式。通过研究小学教材中经典的探究性课例——《建高塔》，寻找STEM教育理念与科学课堂教学中的结合元素，激发学生探究积极性，提高课堂的活力，展示STEM教育的意义和价值。

关键词：STEM教育  小学科学 教学实践

《小学科学课程标准》中指出，小学科学课程是一门以培养学生科学素养为宗旨的基础性课程。其基本理念是面向全体学生，倡导探究式教学，保护好奇心，突出学生主体性地位[1]。

STEM是基于科学、技术、工程和数学，将各学科的特点进行综合，找到科学、技术、工程、数学之间存在着的相互支撑、相互发展和相互补充的关系。教育界对STEM教育有不同的理解，但其核心思想相同，即将四门学科融为一体，应用于课程中，用于解决实际性问题。

一、小学阶段的STEM教育特点

跨学科综合性：STEM教育的核心特征就是跨学科性，强调运用多科知识解决实际问题[2]。

真实情境性：STEM教育的关键特征就是情境性，强调教师作为情境的创设者，将知识置于真实的情境中，紧密联系生活。

实践性：STEM教育强调工程技术实践，在实践中整合学科，建构知识体系[3]。

团队协作性：STEM课程项目的设计中，通常都包含科学研究、工程设计的过程。合作学习是学生主要的学习方式。

趣味性：小学阶段的STEM教育最吸引学生的特征就是趣味性。

二、小学阶段STEM教育融入科学教学的必要性

（一）以问题/项目为途径

STEM教育以问题/项目为实现途径，强调在问题/项目完成的过程中，培养学生的实践能力和创新精神。

（二）以跨学科为核心

基于学科，但不局限于某一学科，或者过于注重学科的边界，运用多学科综合知识解决问题，培养学生的知识迁移能力和问题解决能力。

（三）以新技术为支撑

以技术为桥梁，实现跨学科整合为特征，关注新技术及其实践应用为主要原则，培养能够综合运用多学科知识解决实际问题的复合型创新人才。

（四）以满足孩子的个性化发展为基点

基于理念，在学校整体课程的框架下，有团队、有方案、有目的地开展STEM教育，以创新精神和终身发展为目标来架构STEM课程体系。

三、构建STEM教育理念下的科学课堂模式

科学来源于生活，STEM 教育理念指导下的科学课堂教学更贴近生活，有利于培养学生跨学科知识链接与整合的能力，注重不同学科知识之间的融合，帮助学生建构科学概念、提升学生动手实践技能，通过联系生活实际加强对所学知识的运用和理解，形成具有STEM元素的科学课堂模式。在教学实践活动中，STEM教育注重学生的直接经验，鼓励学生在真实情境中开展科学探究，采用实验设计、创意发明、手工制作等方式进行学习，打破了“坐着不动”的课堂模式，鼓励学生做中学、玩中学，形 成以主动、探索、体验、创作为特征的新型学习方式。[4]

三、 STEM教育理念下的科学教学实践探索——《建高塔》为例

《建高塔》是基于科学教科版六年级上册的STEM实践类课程。本课之前，学生已经学习了“框架结构”这一课，研究了形状与承重的关系，同时，他们还知道一些物体的形状和结构的作用。已具备初步的思维能力、实验设计操作能力和运用所学知识去探索和解决简单的实际问题的能力。

本课的设计之中，既有科学原理“上小下大、上轻下重”的物体更稳定。又有工程设计矿泉水瓶“高塔”，还有技术层面的制作“高塔”，当然还有简单的数学的知识测量比较塔高。我们最后对高塔的评价还有制作的美观即艺术指标。属于典型的STEM+科学课程。

（一）课程任务

从学生的生活经验出发，从他们熟悉的生活中高的建筑入手，观察大量的个案，引导学生发现这些建筑的共同特点，即高建筑不容易倒的特点——上小下大，上轻下重。

学生以合作学习的形式，先研究一个矿泉水瓶怎么样最不容易倒，通过实践得出一个矿泉水瓶正着放比倒着放稳固，瓶中水量一半也是最稳固，为后面的动手制作环节提供方法。

（二）教学过程

一是发现。出示多个矿泉水瓶、胶带、水、沙子等实验材料。学生在明确评价标准后，根据上个环节得到的方法，思考最好的搭建方法。

二是设计。根据已有搭建方法，按照上小下大，上轻下重的原理，画出设计图，运用力学、艺术、数学等跨学科知识，并从理论上论证稳定性，从设计图上凸显美观性。

三是制作。動手制作是STEAM课程的核心，根据充分的发现、设计，利用正确的的原理之后，依据设计图，合作学习的方式，动手动脑，完成高塔的搭建任务。

四是测试与评价。最后进行稳定性测试：将每个小组所建的高塔在斜面上两两对比，比较作品的稳定性。课堂实践教学过程中，我们采取的主要评价方式是生生互评和教师评价，全班流动观察自己的作品和他人的作品，并提出修正建议，这样做的好处是收到更多改进意见，由个人建议——小组共识——班级共识，建构思维，从而发现作品的不足、发扬优点。

五是修正与总结。学生在老师的指引下，总结学习经历了观察，发现，猜想，实验验证，结论的过程。师生共同总结今天的学习过程，帮助学生梳理经历的科学探究步骤和STEAM课程的特点，利于形成知识结构，应用迁移，启发他们生活中持续应用。

STEM 教育理念下的科学教学具有极强的实践性和动态性。教师在执教的过程中需要给学生搭建知识框架，从而有效开展STEM教育理念下的科学教学实践，更加有利于学生提升学生科学素养，有利于终身发展。

参考文献

[1]教育部.全日制义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）[M].北京： 北京师范大学出版，2001.

[2]贾璐，STEM 教育：内涵、必要性与路径[J]. 基础教育研究.2019.05

[3]黄桦.基于 STEM 教育理念的科学教学 [J]. 教学与管理，2018（7）：109-112

[4]中小学教育：STEM教育在学校如何真正落地！[EB/ OL].（2018-10-27）[2019-12-20].http：//www.jyb.cn/ zgjyb/201810/t20181027_1254026.html